מהי תסיסה בכימיה?

תסיסה הוא תהליך המשמש לייצור יין, בירה, יוגורט ומוצרים אחרים. להלן מבט על התהליך הכימי שמתרחש במהלך התסיסה.

תסיסה היא תהליך מטבולי בו אורגניזם ממיר פחמימות, כמו עמילן או א סוכר, לתוך אלכוהול או חומצה. לדוגמא, שמרים מבצעים תסיסה להשגת אנרגיה על ידי המרת סוכר לאלכוהול. חיידקים מבצעים תסיסה, וממירים פחמימות לחומצה לקטית. המחקר של התסיסה נקרא זימולוגיה.

המונח "תסיסה" בא מהמילה הלטינית פרוורשמשמעותה "להרתיח." התסיסה תוארה על ידי אלכימאים בסוף המאה ה- 14, אך לא במובן המודרני. התהליך הכימי של התסיסה הפך נושא לחקירה מדעית בערך בשנת 1600.

תסיסה היא תהליך טבעי. אנשים השתמשו בתסיסה כדי לייצר מוצרים כמו יין, כריך, גבינה ובירה הרבה לפני שהבינו את התהליך הביוכימי. בשנות החמישים והשישים של המאה ה -19 לואיס פסטר הפך לראשון זימורגיסט או מדען לחקור תסיסה כשהמחיש כי התסיסה נגרמה על ידי תאים חיים. עם זאת, פסטר לא הצליח בניסיונותיו לחלץ את האנזים האחראי לתסיסה מתאי שמרים. בשנת 1897, הכימאי הגרמני אדוארד בוכנר טחן שמרים, חילץ מהם נוזלים ומצא שהנוזל יכול לתסס תמיסת סוכר. הניסוי של בוכנר נחשב לתחילתו של מדע הביוכימיה, והרוויח אותו ב- 1907

רוב האנשים מודעים למאכלים ומשקאות שהם תסיסה, אך יתכן שלא מבינים מוצרים תעשייתיים רבים הנובעים מתסיסה.

• בירה
• יין
• יוגורט
• גבינה
• מזונות חמוצים מסוימים המכילים חומצה לקטית, כולל כרוב כבוש, קימצ'י ופלפלוני
• לחם מחמצ אחר שמרים
• טיפול בשפכים
• חלק מייצור אלכוהול תעשייתי, למשל עבור דלקים ביולוגיים
• גז מימן

שמרים וחיידקים מסוימים מבצעים תסיסה של אתנול כאשר פירובט (ממטבוליזם גלוקוז) מפורק לאתנול ו פחמן דו חמצני. המשוואה הכימית נטו לייצור אתנול מגלוקוזה היא:

ג₆ח₁₂O₆ (גלוקוז) → 2 צלזיוס₂ח₅OH (אתנול) + 2 CO₂ (פחמן דו חמצני)

תסיסה אתנול השתמשה בייצור בירה, יין ולחם. ראוי לציין כי תסיסה בנוכחות רמות גבוהות של פקטין גורמת לייצור כמויות קטנות של מתנול, שהוא רעיל בעת הצריכה.

מולקולות הפירובאט ממטבוליזם גלוקוז (גליקוליזה) עשויות להיות תוססות לחומצה לקטית. תסיסה של חומצת חלב משמשת להמרת לקטוז לחומצה לקטית בייצור יוגורט. זה מתרחש גם בשרירי בעלי חיים כאשר הרקמה דורשת אנרגיה בקצב מהיר יותר מכפי שניתן לספק חמצן. המשוואה הבאה לייצור חומצות חלב מגלוקוזה היא:

ג₆ח₁₂O₆ (גלוקוז) → 2 CH₃CHOHCOOH (חומצה לקטית)

ניתן לסכם את ייצור חומצת החלב מלקטוז ומים כ:

ג₁₂ח₂₂O₁₁ (לקטוז) + H₂O (מים) → 4 CH₃CHOHCOOH (חומצה לקטית)

תהליך התסיסה עשוי להניב גז מימן וגז מתאן.

ארכאאה מתנוגנית עוברת תגובה חסרת פרופורציה בה מועבר אלקטרון אחד מ- קרבוניל מקבוצת חומצות קרבוקסיליות לקבוצת מתיל של חומצה אצטית ליצירת מתאן ופחמן דו חמצני גז.

סוגים רבים של תסיסה מניבים גז מימן. המוצר עשוי לשמש את האורגניזם לחידוש ה- NAD⁺ מ- NADH. גז מימן עשוי לשמש כמצע על ידי מפחית סולפט ומתנוגנים. בני אדם חווים ייצור גז מימן מחיידקי מעיים, לייצר שטוח.

• תסיסה היא תהליך אנאירובי, כלומר היא אינה דורשת חמצן כדי להתרחש. עם זאת, גם כאשר יש הרבה חמצן, תאי השמרים מעדיפים תסיסה על פני הנשימה אירובית, בתנאי שמספק סוכר מספיק.
• התסיסה מתרחשת במערכת העיכול של בני אדם ובעלי חיים אחרים.
• במצב רפואי נדיר המכונה תסמונת תסיסה של מעי או תסמונת מבשלת בירה אוטומטית, תסיסה במערכת העיכול האנושית מובילה לשיכרון על ידי ייצור אתנול.
• תסיסה מתרחשת בתאי שריר אנושיים. שרירים יכולים להוציא ATP מהיר יותר ממה שאפשר לספק חמצן. במצב זה, ATP מיוצר על ידי גליקוליזה, שאינה משתמשת בחמצן.
• למרות שהתסיסה היא מסלול נפוץ, זו אינה השיטה היחידה בה משתמשים אורגניזמים כדי להשיג אנרגיה באופן אנאירובי. מערכות מסוימות משתמשות בסולפט כמקבל האלקטרונים הסופי ב- שרשרת העברת אלקטרונים.

• הואי, י. ח. (2004). ספר לימוד לשימור ועיבוד ירקות. ניו יורק: מ. דקר. ע. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• קליין, דונלד ו.; Lansing M.; הארלי, ג'ון (2006). מיקרוביולוגיה (מהדורה 6). ניו יורק: מקגרו היל. ISBN 978-0-07-255678-0.
• פרבס, ויליאם ק.; Sadava, David E.; אוריאנים, גורדון ח.; הלר, ח. קרייג (2003). החיים, מדע הביולוגיה (מהדורה 7). סנדרלנד, מסה: עמיתים לסינואר. עמ '. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• סטינקראוס, קית '(2018). ספר לימוד של אוכלים מותססים ילידים (מהדורה שנייה). CRC Press. ISBN 9781351442510.